機(jī)械設(shè)計(jì)第三講

第二章平面連桿機(jī)構(gòu)華中科技大學(xué)

若干個(gè)構(gòu)件全用低副聯(lián)接而成的機(jī)構(gòu)稱(chēng)為平面連桿機(jī)構(gòu)，也稱(chēng)之為平面低副機(jī)構(gòu)。一、連桿機(jī)構(gòu)二、連桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)1、根據(jù)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)分為：平面連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)?？臻g連桿機(jī)構(gòu)2、根據(jù)機(jī)構(gòu)中構(gòu)件數(shù)目分為：四桿機(jī)構(gòu)六桿機(jī)構(gòu)三、平面連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)1）適用于傳遞較大的動(dòng)力，常用于動(dòng)力機(jī)械。2）依靠運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形面保持構(gòu)件間的相互接觸，且易于制造，易于保證所要求的制造精度3）能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)軌跡曲線和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，工程上常用來(lái)作為直接完成某種軌跡要求的執(zhí)行機(jī)構(gòu)起重裝置

不足之處：1）不宜于傳遞高速運(yùn)動(dòng)。2）可能產(chǎn)生較大的運(yùn)動(dòng)累積誤差。平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用平面連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用鶴式起重機(jī)2-1平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式、演變

在連架桿中，能繞其軸線回轉(zhuǎn)360°者稱(chēng)為曲柄；僅能繞其軸線往復(fù)擺動(dòng)者稱(chēng)為搖桿。一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式機(jī)架連架桿連架桿連桿41231）曲柄搖桿機(jī)構(gòu):兩連架桿中，一個(gè)為曲柄，而另一個(gè)為搖桿。2）雙曲柄機(jī)構(gòu)兩連架桿均為曲柄。3）雙搖桿機(jī)構(gòu)兩連架桿均為搖桿。

321DCBA

二平面四桿機(jī)構(gòu)的演變1轉(zhuǎn)動(dòng)副轉(zhuǎn)化為移動(dòng)副

321DCBA

BAC321

對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)ABCe321偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)兩個(gè)移動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)

①若選擇構(gòu)件2或4為機(jī)架時(shí)，就是正弦機(jī)構(gòu)；

②若改取構(gòu)件3為機(jī)架,則為雙滑塊機(jī)構(gòu);

③當(dāng)取構(gòu)件1為機(jī)架時(shí)，便演化為雙轉(zhuǎn)塊機(jī)構(gòu)。

321DCBA

2

取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)倒置）導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2取不同構(gòu)件為機(jī)架（機(jī)構(gòu)倒置）曲柄搖塊機(jī)構(gòu)自卸卡車(chē)翻斗機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

搖塊機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于擺動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)和液壓驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)。如圖所示自卸卡車(chē)翻斗機(jī)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。在該機(jī)構(gòu)中，因?yàn)橐簤河透?繞鉸鏈C擺動(dòng)，故稱(chēng)為搖塊。車(chē)箱舉升機(jī)構(gòu)抽水唧筒機(jī)構(gòu)直動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)3擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)副偏心輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)動(dòng)副B加大，直至把轉(zhuǎn)動(dòng)副A包括進(jìn)去，成為幾何中心是B，轉(zhuǎn)動(dòng)中心為A的偏心圓盤(pán)。顎式碎礦機(jī)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)創(chuàng)造并不神秘

人人都是發(fā)明家機(jī)器馬與木牛流馬仿馬步態(tài)2-2平面四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的共性問(wèn)題一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件二、平面四桿機(jī)構(gòu)輸出件的急回特性三、平面機(jī)構(gòu)的壓力角和傳動(dòng)角、死點(diǎn)一、平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件BDAC1234abcd

欲使連架桿AB成為曲柄，則必須使AB通過(guò)與機(jī)架共線的兩個(gè)位置，三角形任意兩邊之和必大于第三邊任意兩邊之差小于第三邊

即必須滿足

a+d≤b+c(2-1)|d-a|≥|b-c|(2-2) a+d≤b+c(2-1)|d-a|≥|b-c|(2-2)a≤ba≤ca≤d從而可得(1)若d≥a，則可得a+b≤c+d(若b>c)a+c≤b+d(若c>b) a+d≤b+cBDAC1234abcd(2)若d≤a則可得BDAC1234abcd平面連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件：1）連架桿與機(jī)架中必有一桿為四桿機(jī)構(gòu)中的最短桿；2）最短桿與最長(zhǎng)桿之和應(yīng)小于或等于其余兩桿的桿長(zhǎng)之和。（桿長(zhǎng)和條件）鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類(lèi)型的判斷條件：2）若不滿足桿長(zhǎng)和條件，該機(jī)構(gòu)只能是雙搖桿機(jī)構(gòu)。1）在滿足桿長(zhǎng)和的條件下：（1）以最短桿的相鄰構(gòu)件為機(jī)架，則最短桿為曲柄，另一連架桿為搖桿，即該機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；（2）以最短桿為機(jī)架，則兩連架桿為曲柄，該機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)；（3）以最短桿的對(duì)邊構(gòu)件為機(jī)架，均無(wú)曲柄存在，即該機(jī)構(gòu)為雙搖桿機(jī)構(gòu)。注意：鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)必須滿足四構(gòu)件組成的封閉多邊形條件：最長(zhǎng)桿的桿長(zhǎng)<其余三桿長(zhǎng)度之和。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有曲柄的條件1）a為最短桿2)a+e≤b.C”abABCB’’B’eC’AB

Cabe曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的有曲柄條件

A

abeC2

B2

機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)極位A

B2C2

a+b

e

a+b

e

a+b

e

a+b

e

a+b

e

a+b

ea+b

e

a+b

eAB

abeB1

C1

機(jī)構(gòu)近極位A

B1C1

b-a

ea+b

eAB

CabeB1

B2

C2

C1

b-a

ea+b

e*曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的有曲柄條件：b

e+a導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ACBade1)a最短桿，a+e

d擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件ACBade2)d為最短桿，且滿足d+e

a轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)二、平面四桿機(jī)構(gòu)輸出件的急回特性擺角θψC1C2DAB1B2B

1C

2極位夾角二、平面四桿機(jī)構(gòu)輸出件的急回特性擺角θψC1C2DAB1B2B

1C

2∵:

1>

2,∴:t1>t2,

v1<v2極位夾角⌒v2=C1C2/t2

1=180°+θ,

2=180°-θ⌒v1=C1C2/t1

=v2/v1=（C1C2/t2）/

（C1C2/t1）

=t1/t2=

1/

2=（180°+θ）/（180°-θ）

輸出件空回行程的平均速度

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輸出件工作行程的平均速度K=θ=180°（K